测量仪器的标尺范围和工作条件Word下载.docx
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有的要乘以仪器常数后才能得到测量仪器的示值(如万用表、多量程电压表),仪器常数是指“为给出被测量的指示值或用于计算被测量量的指示值,必须与测量仪器直接示值相乘的系数”(7.8条);
有的其示值将通过换算才能得到被测量值,所显示(指示)的量值并不直接显示被测量值的大小。
可见测量仪器所给出的量的值,这个“量”是指显示(指示)的量值,并不都是指被测量值。
对于模拟式测量仪器而言,示值的概念也适用于相邻标尺标记间的内插估计值,作为记录式测量仪器,则记录装置的记录主体(如笔头)的位置所对应的量值就是示值。
标称值是指“测量仪器上表明其特性或指导其使用的量值,该值为圆整值或近似值”(7.3条)。
通常这是对实物量具而言,以固定形态复现或提供给定量的那个值。
这个值经修约取整,往往是通过标准器对比所确定的量值的近似值。
它可以表明实物量具的特性或指导其使用。
例如标在标准电阻上的量值100Ω,标在砝码上的量值10g,标在单刻度量杯上的量值1L,标在量块上的量值100mm,该标称值就是实物量具本身所复现的量值。
示值的概念是广义的,对于实物量具而言,示值就是它所标出的值,即标称值。
但这二者仍是有区别的,示值是指测量仪器所显示(或指示)的量值,标称值是指测量仪器上表明其特性或指导其使用的量值,示值的概念如应用于量具,则量具的标称值就是示值。
在标称值定义上指出在“测量仪器上……”,而没有单指实物量具,这说明标称值的概念也具有广义性,测量仪器上所标记的量值也就是标称值。
显示(指示)装置是指“测量仪器显示示值的部件”(6.13条)。
上面所说的示值就是通过测量仪器的显示(指示)装置来提供的。
显示(指示)装置是测量仪器的重要组成部份,它通常位于测量仪器的输出端。
显示装置和指示装置是同义词,但严格讲,这二者是有差异的,指示装置是显示的一种方式,指示装置通常具有指示器,可以用指针刻度等进行显示,也可以用数字进行显示,而某些复杂的信号则要靠文字、图形和图象来显示,甚至应用计算机可以借助屏幕直接进行显示,以供人观察分析,因此显示装置具有广义性。
测量仪器上应用的多数仍是指示装置。
指示装置提供示值的方式通常有三种:
可以分为模拟式、数字式、半数字式。
模拟式指示装置提供模拟示值,即通常带有标尺和指示器,将被测量变换为长度或角度量值进行显示。
数字式指示装置提供数字示值,即它把模拟量转换为以脉冲信号的频率或时间间隔形式出现的数字量,然后用电子计数器计数并进行显示。
半数字式指示装置是以上两种的综合,即除末位数为模拟示值外,其它均为数字化示值,它通过由末位有效数字的连续移动进行内插的数字式指示,或通过由标尺和指示器辅助读数的数字或指示提供半数字示值。
显示(指示)装置这个术语也包括实物量具的指示器或定位装置(如可变的电阻箱转盘)。
但应注意,并不是所有的测量仪器都带有显示装置,例如有时实物量具用其标称值作为其示值,如量块、标准电阻、砝码等,这种不能作为是显示装置,因为它不存在显示示值的部件。
“提供示值记录的测量仪器部件”(6.14条)称为记录装置。
记录装置是测量仪器输出部分中提供示值记录的一套部件。
通常记录式测量仪器带有这一功能,它可以通过记录装置把量值记录下来。
例如广泛应用于温度测量的配热电偶的自动电子电位差计,或配热电阻的自动电子平衡电桥,具有圆图或长图形的记录纸、记录笔和传动机构组成的记录装置,具有单点或多点记录,也具有连续的离散记录。
在工业生产中工艺参数的自动控制调节、进行连续动态测量、或随着不同时间工序参数进行动态变化等测量活动中,应用记录装置则更为必要。
二、测量仪器的标尺
标尺是测量仪器显示装置的重要组成部分,测量仪器的示值将从标尺上得到,标尺的特性及其读取示值的能力将直接影响到测量仪器的准确度和可靠性。
1.标尺
测量仪器的标尺是指“测量仪器显示装置的部件,由一组有序的带有数码的标记构成”(6.18条)。
标尺是测量仪器显示装置中的一个部件,它由一组有序的带有数码的标尺标记所构成。
通常标尺标记在不同的相应间隔标有数字,标注的数字可以是用被测量单位的,也可以是用其他单位或按比例的纯数字,标尺通常固定或标注在度盘上,一个度盘可以有一个或多个标尺(如万用表),度盘可以是固定的也可以是活动的,所以标尺也是可以固定的或活动的。
例如各种指示式电表、压力表、温度计、直尺、刻度量器等。
标尺是确定测量仪器示值大小的重要部件,因为测量仪器的准确度主要由其示值的最大允许误差来决定,因此标尺的准确性直接影响着测量仪器的准确度。
是否所有测量仪器都具有标尺,那不一定,关键决定于该测量仪器是否有显示(指示)装置,是否有显示示值的部件。
通常只要带有指示器的显示(指示)装置均带有标尺。
指示器是指“显示装置的固定的或可动的部件,根据它相对于标尺标记的位置即可确定示值”(6.17条)。
指示器是指示装置中用以确定示值的部件,这一部件可以是固定的也可以是可动的,如何去确定示值呢?
是由指示器相对于标尺标记的位置来确定的。
通常指示装置具有测量仪器的标尺,标尺上带有一组或多组有序的带有数码的标记,指示器正是在上述标记上的以确定其被测量值示值的固定或不动的部件。
例如指示式电流表、电压表、动圈式温度测量仪、百分表、千分表,其指示器就是可动的指针;
如玻璃温度计、体温计、玻璃量器、U型管压力计,其指示器就是可上下升降的液面;
如光点式检流计其指示器就是可动的光点;
对于记录式测量仪器,其指示器就是可移动的记录笔。
也有固定的指示器,如人体秤、分度盘,其指示器是固定的,而其标尺或度盘在转动,又如常用的千分尺,微分筒是可转动的,而在固定套筒上相对微分筒棱边的垂直线即作为指示器是固定的。
如家用电能表、煤气表其读数窗口具有指示标线,这就是固定的指示器。
指示器和标尺是紧密相联的,示值通过指示器在标尺上读取或记录。
有时测量仪器没有标尺,如量块、标准电阻、砝码就只有标称值,并无显示示值的部件。
2.标尺数码
在指示装置的标尺上,由一组有序的带有数码构成的标记称为标尺标记,通常标尺标记具有与量值对应关系的刻线、点及数字等记号,以及相应的标尺数码构成。
标尺数码是指“与标尺标记关联的一组有序数字”(6.29条)。
标尺数码是指标在标尺标记上的整组数字,这些数字通常对应于标尺标记所确定的被测量值,或是表示标尺标记的数字顺序,这些数字是有序的。
例如玻璃温度计在标尺上标注的数字,弹簧压力表在标尺上标注的数字,该标尺数码就是以温度单位和压力单位表示的被测量值。
有时一些多量程的标尺,其标尺数码往往是一组顺序的数字,如万用表,使用时其数码要乘以一个常数才是被测量值。
对于数字式测量仪器,其显示的数字就是标尺数码。
定义中所指“有序数字”,是说明标尺数码所标记的数字是有规律的,如用0,1,2,3……顺序数字,或用0,2,4,6……等间隔数字等形式。
带有指示装置的量具,自然也有标尺和标尺标记,如可变电阻箱。
3.标尺长度
标尺长度是指“在给定标尺上,始末两条标尺标记之间且通过全部最短标尺标记各个中点的光滑连线的长度”(6.19条)。
标尺长度就是沿指示的轨迹通过,最短标尺中点的第一个标记(始端)与最末一个标记(末端)之间连线的长度,此连线应通过全部最短标记的中点,这根连线也可称为标尺基线,它可能是实线(对直线标尺而言),如直尺、卡尺,也可能是虚线(对圆弧曲线、圆等标尺而言),如指示式电压表、电流表、百分表。
也可以是一条标尺基线,对多量程的标尺也可能有多条标尺基线,如万用表。
标尺长度以长度单位表示,它与被测量单位或标在标尺上的单位无关。
标尺长度对测量仪器的计量特性十分重要,因为它影响着测量仪器读数误差的大小。
4.标尺间距
标尺间距是指“沿着标尺长度的同一条线测得的两相邻标尺标记之间的距离”(6.22条)。
标尺间距是沿标尺长度的线段(即标尺基线)所测量得到的任何两个相邻标尺标记之间的距离。
它以长度单位表示,而与被测量的单位和标在标尺上的单位无关。
标尺间隔大,当然可以提高读数的分辨力和准确可靠性,所以标尺间距决定着读数误差和有无必要进行内插读数。
5.标尺分度
标尺分度是指“标尺上任何两相邻标尺标记之间的部分”(6.21条)。
标尺分度主要说明标尺分成了多少个可以分辨的区间,决定标尺分度得粗一点,还是分得细一点,标尺分度与量值无关。
如某测量仪器其两相邻标尺标记为1格,如果在这一相邻标尺标记中间再加上一条短刻线,则其标尺分度为1/2格,如果在这一格上加上9条短刻线,则标尺分度为1/10格,分度得更细了。
影响标尺分度的一个十分重要的因素是刻线宽度,当然刻线宽度与标尺间距也有关。
有的测量仪器如精密压力表,则规定分度线宽度<
0.2mm,对外壳直径150mm压力表其分度标尺外向弧全长不少于300mm(即标尺长度),其标尺间距要按300分格进行分度。
可见标尺分度等性能要求,将直接影响测量仪器准确度,在我国计量检定规程中需要充实这些内容。
6.标尺间隔(分度值)
标尺间隔(即分度值)是测量仪器的一个十分重要的参数。
在我国习惯上称为“分度值”。
它是指“对应两相邻标尺标记的两个值之差”(6.23条)。
即两个相邻分度间的量值,标尺间隔(分度值)用标在标尺上的单位来表示,而与被测量的单位无关。
但实际上大部分测量仪器的分度值是以被测量单位表述,例如:
长度指示式量具百分表其分度值为0.01mm;
千分表的分度值为0.001mm;
体温计的分度值为0.1℃。
有的测量仪器有几个标尺,且其标尺间隔各不相同,则此时标尺分度值往往是指最小的标尺间隔。
数字式测量仪器的分度值,一般按最后一位数字的1/2表示。
分度值影响着测量仪器的示值误差,它和标尺分度数目一起,是有的测量仪器划分准确度等级的主要依据。
要注意标尺分度和标尺间隔(分度值)的区别,标尺分度是说明如何确定标尺的数目和区间,而标尺间隔(分度值)是指两相邻标尺标记的两个值之差,从上述可见,这二者有一定关系,分度数目多了,其分度值就小了,它将会影响测量仪器的准确度。
7.标尺的分类
标尺按其特点和形式可分类如下:
(1)线性标尺
即是指“在整个标尺中每个标尺间距与其对应的标尺间隔呈恒定比例关系的标尺”(6.24条)。
线性标尺适用于在输入、输出关系呈线性的测量仪器的指示装置上,在整个标尺中其标尺间距与对应的分度值之比是相等的。
当然这不等于要求标尺上的标尺间距和分度值处处相等。
通常大多数标尺其间距和分度值是恒定的,这种线性标尺称之为规则标尺,是最常用的一种线性标尺,例如线纹尺、百分表等。
(2)非线性标尺
是指“在整个标尺中每个标尺间距与其对应的标尺间隔呈非恒定比例关系的标尺”(6.25条)。
非线性标尺是一种各标尺间距与对应标尺间隔呈非常数比例关系的标尺,它相对于线性标尺而言。
非线性标尺要求,测量仪器指示装置上的标尺,其标尺间距与分度值(标尺间隔)的比例关系,应与测量仪器输出与输入的比例关系相适应。
某些非线性标尺有专门的名称,如对数标尺、平方律标尺,电动系电流表和电压表采用的就是平方律标尺,而声级计采用的则是对数标尺。
(3)抑零标尺
是指“标尺范围内不含零值的标
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